JP4028513B2 - 通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、電界を伝達する電界伝達媒体に誘起する電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバに関し、より具体的には、人間の身体に装着可能なウェアラブルコンピュータを用いたデータ通信において使用される通信システムに関する。
携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータが注目されてきている。従来、このようなウェアラブルコンピュータ間のデータ通信として、コンピュータにトランシーバを接続し、このトランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体の内部を伝達することによってデータの送受信を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−３５２２９８号公報
上述した従来技術によるトランシーバにおいては、通信を行っていないときでも電力がトランシーバの本体に給電されており、無駄な電力消費が生じていた。
また、バッテリから電力を供給されているトランシーバにおいて１回の充電で使用可能な時間を長くするためには、通信を行っていない待機状態での消費電力を低消費電力化する必要があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、設置端末と携帯端末の接続に用いるトランシーバにおいて、接続する動作を検知したときにのみ携帯端末用トランシーバを起動して通信を可能とし、無駄な電力消費をすることなく、１回の充電で使用可能な時間が長い通信システムを提供することにある。
課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う構成を備えたトランシーバ同士において相互に通信を行うための通信システムであって、前記通信システムは移動可能な第１のトランシーバと、設置して使用される第２のトランシーバとの組み合わせによって構成されて前記通信を行い、前記第１のトランシーバは、所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力する復調手段と、前記通信のための電力を得る電源と、前記第１のトランシーバの姿勢状態を検知するための状態検知部と、前記状態検知部が検知した前記姿勢状態に応じて起動して前記第１のトランシーバに生じた振動を検知するための振動検知部と、検知した前記振動に基づいて前記電源と接続する電源スイッチと、前記第２のトランシーバへ前記通信の準備が開始されたことを知らせるための通信準備開始信号を生成する準備信号生成手段と、前記通信準備開始信号の送信と共にリセットされて計時がスタートし、かつ前記通信における送受信の度にリセットとスタートを繰り返す第１のタイマと、前記第１のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較して前記通信の継続もしくは停止の判定を行う判定手段と、を備え、前記第２のトランシーバは、所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力する復調手段と、前記第１のトランシーバから送信された通信準備開始信号に呼応して通信準備完了信号を返信する準備完了信号返信手段と、前記通信準備開始信号の受信と共にリセットされて計時がスタートする第２のタイマと、前記第２のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較して前記通信の継続もしくは停止の判定を行う判定手段と、を備える。
また、請求項２に記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う構成を備えたトランシーバ同士において相互に通信を行うための通信システムであって、前記通信システムは移動可能な第１のトランシーバと、設置して使用される第２のトランシーバとの組み合わせによって構成されて前記通信を行い、前記第１のトランシーバは、所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力する復調手段と、前記通信のための電力を得る電源と、前記第１のトランシーバの姿勢状態を検知するための状態検知部と、前記状態検知部が検知した前記姿勢状態に応じて起動して前記第１のトランシーバに生じた振動を検知するための振動検知部と、検知した前記振動に基づいて前記電源に接続する電源スイッチと、前記第２のトランシーバに前記通信が可能なことを知らせるための周波数ｆ１の信号ｆ１を生成するｆ１信号生成手段と、前記第２のトランシーバからの信号入力と前記信号ｆ１とが共に入力されつづけていることを条件として前記通信を継続する通信継続手段と、を備え、前記第２のトランシーバは、所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力する復調手段と、前記第１のトランシーバへの入力信号である周波数ｆ２の信号ｆ２であって前記信号ｆ１が継続して入力されつづけていることを条件として前記信号ｆ２を送信するｆ２信号生成手段と、を備える。
また、請求項３に記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う構成を備えたトランシーバ同士において相互に通信を行うための通信システムであって、前記通信システムは移動可能な第１のトランシーバと、設置して使用される第２のトランシーバとの組み合わせによって構成されて前記通信を行い、前記第１のトランシーバは、所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力する復調手段と、前記通信のための電力を得る電源と、前記第１のトランシーバの姿勢状態を検知するための状態検知部と、前記状態検知部が検知した前記姿勢状態に応じて起動して前記第１のトランシーバに生じた振動を検知するための振動検知部と、検知した前記振動に基づいて前記電源に接続する電源スイッチと、前記第２のトランシーバに前記通信が可能なことを知らせるための通信要求用の振動を発生させるための第１の通信要求用振動発生手段と、前記第２のトランシーバに前記通信の開始を待機していることを知らせるための待機状態用の振動を発振するための第１の待機状態用振動発生手段と、前記通信要求用振動の発振と共にリセットされて前記通信の停止と共に計時がスタートする第１のタイマと、前記第１のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較した結果に基づいて前記待機状態用振動の発振を行う第１の待機状態判定手段と、を備え、前記第２のトランシーバは、所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信を行う送受信電極と、前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電界検出手段と、前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力する復調手段と、前記第１のトランシーバに前記通信が可能なことを知らせるための通信要求用の振動を発生させるための第２の通信用振動発生手段と、前記通信用振動の発振と共にリセットされて前記通信の停止と共に計時がスタートする第２のタイマと、前記第２のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較した結果に基づいて前記待機状態用振動の検出を行う第２の待機状態判定手段と、を備える。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記状態検知部は、前記電源が有する電力供給のための陽極端子と陰極端子の２つの端子のうちのいずれか一方の端子と接続し重力に応じて移動自在に配置された第１の電極と、および他方の端子と接続し不動に配置された第２の電極と、前記第１の電極の移動範囲を規制するために当該第１の電極と係合して配置された止め具と、を備える。
また、請求項５に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記状態検知部は、前記電源が有する電力供給のための陽極端子と陰極端子の２つの端子にそれぞれ接続された２つの電極と、２つの前記電極を内腔に離間して露出配置し密閉した容器と、前記内腔に封入されて前記端子間を接続／切断するための導電性の流動体と、を備える。
また、請求項６に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記状態検知部は、前記電源が有する電力供給のための陽極端子と陰極端子の２つの端子にそれぞれ接続された２つの電極と、２つの前記電極を内腔に離間して露出配置した容器と、前記内腔に移動自在に挿入され前記電極に面した位置に導体が設けられた第１の磁石と、前記第１の磁石と同極同士で反発する位置に配置され前記第２のトランシーバ内に設けられた第２の磁石と、を備える。
本発明によれば、設置端末と携帯端末の接続に用いるトランシーバにおいて、接続する動作を検知したときにのみ携帯端末用トランシーバを起動して通信を可能とし、無駄な電力消費をすることなく、１回の充電で使用可能な時間が長い通信システムを提供をすることができる。
図１に示すのは、本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る全体構成図である。この図１に示す構成では、設置端末５と携帯端末２が接続されており、設置端末５に接続されてデータを電界伝達シート３に誘起し、かつ、電界伝達シート３に誘起された電界を検出してデータを読み取るための設置端末用トランシーバ４が示されている。また、携帯端末２に接続されてデータを電界伝達シート３に誘起し、かつ、電界伝達シート３に誘起された電界を検出してデータを読み取るための携帯端末用トランシーバ１が示されている。
また、図２に示すのは、本発明の第１の実施の形態に係る携帯端末用トランシーバ１の構成図である。この構成図においては、携帯端末用トランシーバ１が上下どちらを向いているのかを検知するための状態検知部８と、状態検知部８からの信号を受けて開閉を行うＳＷ１０と、携帯端末用トランシーバ１が電界伝達シート３に置かれたときの振動を検出し、携帯端末用トランシーバ１の送信回路１６と受信回路１２とを起動する信号を発生する振動センサ７および信号処理部９と、振動を検出したり相手からの信号が途絶えたときに開閉を行うＳＷ１１と、が示されている。また、携帯端末２と、電池１９と、携帯端末２とデータ通信を行うためのＩ／Ｏ回路６と、送受信電極１７と、絶縁体１８も示されており、受信回路１２には、波形整形部１３と、信号処理部１４と、電界検出光学部１５とが含まれている。
図２を参照して、状態検知部８は携帯端末用トランシーバ１の上下方向を読取る手段であり、図１に示すように携帯端末用トランシーバが電界伝達シート３に接して下側になっているときに、スイッチＳＷ１０がオンになる。また、振動センサ７は携帯端末用トランシーバ１を接続した携帯端末２が電界伝達シート３に置かれたときに発生する振動を検知する。
次に、設置端末用トランシーバ４のブロック図を図３に示し、携帯端末用トランシーバ１と設置端末用トランシーバ４のそれぞれの動作のフローチャートをそれぞれ図４と図５に示す。本実施の形態では、携帯端末用トランシーバ１が電界伝達シート３上に置かれた時に携帯端末用トランシーバ１の電源が入るが、これが通信のために置かれたのかを設置端末用トランシーバ４との信号のやり取りで確認する。確認するための信号を送信した後、一定時間内に信号が返ってくるか否かで、相手がいるのかを確認している。以下で詳細な動作を説明する。
まず、図４を参照する。携帯端末用トランシーバ１を電界伝達シート３の上に置こうとして送受信電極１７を下に向けると、状態検知部８が上下方向の状態を読取って検知し、振動センサ７と信号処理部９に電源が入る（ステップＳ１）。この後、電界伝達シート３に置いた時の振動を振動センサ７が検知すると（ステップＳ２）、ＳＷ１１をオンにしてトランシーバの送信回路１６と受信回路１２に電池１９から電源が供給される（ステップＳ３）。
次に、設置端末５との間で通信を開始するために携帯端末２はＩ／Ｏ回路６を介して送信回路１６により通信準備信号を設置端末５へ送信して、設置端末５が内蔵する図示しない携帯端末用のタイマｔ1をリセットした後に通信をスタートさせる（ステップＳ４）。
一方、設置端末用トランシーバ４では受信側の電源を常に入れておき、携帯端末２から送信される通信準備信号を受信し通信の準備を行った後に、準備完了信号を携帯端末用トランシーバ１へ送信する（ステップＳ５、Ｓ６）。携帯端末用トランシーバ１を介して携帯端末２から準備完了信号がＴ1以内に返ってきた場合には、タイマーｔ1をリセットし通信を行う（ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１５、Ｓ１６）。
携帯端末用トランシーバ１が送受信するたびに設置端末５の携帯端末用のタイマをリセットするが、ある時間Ｔ2以内に送信受信とも行わなかった場合には（ステップＳ１０）、確認信号を送信してタイマーｔ1をリセットする（ステップＳ１１）。設置端末用トランシーバ４から返答信号がある時間Ｔ3以内に返ってきた場合には（ステップＳ１３）、再びタイマーｔ1をリセットして送信および受信を行う。Ｔ3以内に返答信号が返ってこなかった場合ではＳＷ１１をオフにして（ステップＳ１４）、状態検知部８がオンかどうかの判定に戻る。状態検知部８がオンである場合は、携帯端末２を手で軽くたたくなどすれば、また通信準備信号を送信するステップＳ１から再開される。
次に、図５を参照する。設置端末用トランシーバ４では携帯端末２から送信された通信準備回信号を受信すると（ステップＳ２０）、準備完了信号を送信した後（ステップＳ２１）、タイマーｔ2をリセットしタイマーをスタートさせる（ステップＳ２２）。この後、受信の動作を行い（ステップＳ２３）、確認信号を受信したら（ステップＳ２６）、返答信号を送信し（ステップＳ２８）、あるいは受信しなかった場合は受信処理（ステップＳ２７）されてステップＳ２２へ戻る。また、設置端末用トランシーバ４から送信を携帯端末２へ行う（ステップＳ２４、Ｓ２９）。しかし、Ｔ4以上の何の通信も行われなければ（ステップＳ２５）、待機状態へ移行し（ステップＳ３０）、再び通信準備信号を受信するまで待機し続ける（ステップＳ２０）。
図６に、状態検知部８とスイッチＳＷ１０を示す。携帯端末用トランシーバ１の筐体内では回路基板３３が支柱３４で固定されている。この回路基板３３に配置された輪状の電極３０と、この輪状の電極３０の孔に挿通された止め具３１との組み合わせが状態検知部８に相当し、重力により輪状の電極３０が上下方向に移動する。
輪状の電極３０と電池３２のプラス端子をプラス端子リード線３５で接続する。回路基板３３上の輪状の電極３０の下には、図７に参照されるように、電源用プラス電極３７が配置されている。この輪状の電極３０と電源用プラス電極３７とが接触することにより、電池３２から回路基板３３へ電源が供給される。なお、回路基板３３の図示しない電源用のマイナスラインと電池３２のマイナス電極とはマイナス端子リード線３６で接続されている。
このような輪状の電極３０と止め具３１との組み合わせで構成された状態検知部８の一つの例では、図６の（ａ）に示すように送受信電極１７を下向けにした場合、輪状の電極３０は回路基板３３上の電源用プラス電極３７に接触して電源が入る。逆に送受信電極１７を図６の（ｂ）に示すように上向けにした場合では、輪状の電極３０は重力により止め具３１の上端に移動するので電源が切れる。このようにして携帯端末用トランシーバ１が上下どちらの方向に向いているかを検知して電源を入れる。こうした構成の状態検知部８では動作に電力は必要でないため、無動力で常に状態を監視することができる。この結果、送受信電極１７が上を向いている場合では携帯端末用トランシーバ１の消費電力はゼロになる。
図８に、状態検知部８とスイッチＳＷ１０を実施する場合に係る、本発明の第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態においては、重力を利用した第１の実施の形態による状態検知部８とスイッチＳＷ１０とは異なる別の構成例である。
接点４２、４３を対向させて側面に貼り付けた容器４１の中に導電性の液体４４と空気を入れる。導電性の液体４４としては、たとえば水銀などを用いてもよい。容器４１の接点４２、４３側に液体４４がある場合には、電気的に接点４２と接点４３が導通するためトランシーバ回路４６に電池４５から電源が供給される。液体４４が接点４２、４３が配置された側と反対側にある場合には、電源の供給が切れる。図８においては、接点４２と接点４３をどちらも容器４１の内側面に配置した例を示しているが、この配置に限定されること無くどちらか一方の接点を容器４１の内側面に貼り付けたり、あるいは内側面に両方の接点４２、４３を離間して貼り付けてもよい。
また、容器４１の中に入れる物は導電性と流動性を有するものであれば、液体だけでなく粉末や粒状の物体、例えば小さな金属球でもよい。さらに、接点４２、４３の間の絶縁性を保つための媒質は、空気に限らない。たとえば絶縁性を有し、かつ接点４２、４３を接続するための導電性の物体と混合しない性質を有すれば十分であり、小さな金属球を使用するのであれば有機溶媒を用いて絶縁性を保ってもよい。
図９の（ａ）〜（ｃ）に、状態検知部８とスイッチＳＷ１０を実施する場合に係る、本発明の第３の実施の形態を示す。図９の（ａ）に参照されるように、容器５７の内部に磁石５６が入れられており、その磁石５６上面には図９の（ｃ）に示すように電極６０が配置されている。また、容器４７の内側の上面には図９の（ｂ）に示すように、プラス端子のプラス電極５８とマイナス端子のマイナス電極５９が配置されている。設置端末用トランシーバ４では、電界伝達シート５１の下に磁石５３が複数で設置されている。携帯端末用トランシーバ５０を電界伝達シート５１の上に置くと、筐体５２に配置された磁石５２と磁石５６の同極同士が反発し、携帯端末用トランシーバ５０の磁石５６が重力に逆らい容器５７の上面に浮上して移動する。この結果、プラス端子５８とマイナス端子５９の両端子が電極６０に共に接触して接続され、トランシーバ回路５４に電池５５から電力が供給される。なお、磁石５３は永久磁石を用いてもよく、あるいは電磁石を用いてもよい。さらに、この図９に示す構成と図６または図８に示した構成を併用すれば、誤動作で電源が入る可能性が小さくなり低消費電力化され、利用者は自然な振る舞いで設置端末５と携帯端末２を接続／切断でき、かつ携帯端末用トランシーバ１の低消費電力化が可能となる。
図１０に、本発明にかかる第４の実施形態における携帯端末用トランシーバ７０のブロック図を示す。第１の実施の形態では、確認信号を送って通信の相手がいるかどうかを確認していたのに対し、この第４の実施の形態では、交流信号を常に送受して通信の相手がいるかどうかを確認する構成を備えている。なお、図１１には設置端末９６用の設置端末用トランシーバ９５のブロック図を示す。
図１０に示す第４の実施の形態の構成では、携帯端末用トランシーバ７０と、携帯端末７１と、携帯端末用トランシーバ７０と携帯端末にそれぞれ電源を供給するための電池７２とが示されている。また、携帯端末７１と携帯端末用トランシーバ７０とは、Ｉ／Ｏ回路７３を介して互いに通信が可能になっている。携帯端末用トランシーバ７０は、自身が上下どちらを向いているのかを検知する状態検知部７６と、状態検知部７６からの信号を受けて開閉を行うＳＷ７７と、信号処理部７９からの信号を受けて送信回路８３および受信回路８７の電源をオン／オフするＳＷ８２と、設置端末用トランシーバ９５とリンクされているか否かを検出する検出器８９と、搬送波でもあり設置端末用トランシーバ９５とのリンク信号ともなる交流信号を出力する発振器８４と、発振器８４から出力される周波数ｆ１の信号を通過させ、設置端末用トランシーバ９５が備える発振器１０６から発振される周波数ｆ２の信号を遮断するノッチフィルタ８６と、を有している。さらに、振動を検出するための振動センサ７８と、信号処理部７９が備えるワンショットマルチ８０と、ＯＲ回路８１と、送信回路８３が備える変調回路８５と、受信回路８７が備える波形整形部８８と、復調回路９０と、信号処理部９１と、電界検出光学部９２とが示され、さらに送受信電極７４と、絶縁体７５とが示されている。
また、図１１には、この第４の実施の形態における設置端末用トランシーバ９５の構成図が示されており、設置端末９６と、設置端末用トランシーバ９５と、設置端末９６と設置端末用トランシーバ９５へ電源を提供するためのＡＣ電源９７と、電界伝達シート９９とが示されている。さらに、携帯端末用トランシーバ９５とリンクされているか否かを検出する検出器１０３と、検出器１０３からの信号を受けてオン／オフするためのＳＷ１０５と、搬送波でもあり携帯端末用トランシーバとのリンク信号でも交流信号を出力する発振機１０６と、周波数ｆ２の信号を通過させ、周波数ｆ１の信号を遮断するノッチフィルタ１０８と、変調回路１０７と、Ｉ／Ｏ回路９８と、電界検出光学部１００と、信号処理部１０１と、復調回路１０２と、波形整形部１０４とが示されている。
図１０と図１１とを参照して、携帯端末用トランシーバ７０を電界伝達シート９９の上に置こうとして送受信電極７４を下向けにすると、状態検知部７６が上下方向の状態を検知してＳＷ７７をオンにして、振動センサ７８と信号処理部７９へ電源を供給する。この後に、電界伝達シート９９に携帯端末用トランシーバ７０を置いた際に生じる振動を振動センサ７８が検知すると、振動センサ７８から出力されたパルス信号がワンショットマルチ８０とＯＲ回路８１で処理されてＳＷ８２をオンにし、携帯端末用トランシーバ７０の送信回路８３と受信回路８７に電源が供給される。
次に、設置端末９６に通信を開始するために、発振器８４から出力される周波数ｆ1の信号を変調回路８５で変調せずに通信準備信号として送信する。設置端末用トランシーバ９５では周波数ｆ1の信号が電界検出光学部１００と信号処理部１０１を通って検出器１０３に入り、検出器１０３から信号が出力される。この信号を受けて、設置端末用トランシーバ９５からは周波数ｆ2の信号を変調せずに携帯端末用トランシーバ７０に送信する。携帯端末用トランシーバ７０ではこの信号を検出器８９で検出し、検出器８９から信号を出力する。この信号のＯＲ回路８１への入力がワンショットマルチ８０の時定数Ｔ1以内であれば、ＳＷ８２はオンの状態を保つことができ、従って携帯端末用トランシーバ７０と設置端末用トランシーバ９５との間でリンクが確立する。リンクが確立すると携帯端末７１と設置端末９６との間でデータの送受信を開始する。
なお、この送受信において、携帯端末用トランシーバ７０と設置端末用トランシーバ９５のどちらかの交流信号が途切れると、途切れた側の相手側の送信回路もしくは送受信回路の両方の電源が切れるので、互いの交流信号が途切れることになり通信を行わない待機状態に入る。状態検知部７６がオンである場合、携帯端末７１を手で軽くたたくなどして振動を与えれば、また通信準備信号を送信するところから再開される。
携帯端末用トランシーバ７０のノッチフィルタ８６では、周波数ｆ2の信号が減衰せずに電界検出光学部９２に入力され、かつ周波数ｆ1の信号は減衰せずに出力されることを意図として、周波数ｆ2では高インピーダンスとなり、周波数ｆ1では低インピーダンスとなるように設計されている。一方、設置端末９６では逆に周波数ｆ1で高インピーダンスとなり、かつ周波数ｆ2では低インピーダンスとなることを意図した設計がなされている。
また、携帯端末用トランシーバ７０の検出器８９で周波数ｆ1の信号を検出しないために、検出器８９には周波数ｆ1の信号を遮断するための図示しないフィルタを内蔵している。同様の理由で、設置端末用トランシーバ９５の検出器１０３には周波数ｆ2の信号を遮断するための図示しないフィルタが内蔵されている。
また、状態検出部７６には既に説明した第１の実施形態と同様の、電力を必要としない図６や図８や図９に示した構成のものを用いてもよい。これにより無電力で常に携帯端末用トランシーバ７０の状態を監視することができ、送受信電極７４が上を向いている場合では携帯端末用トランシーバ７０の消費電力はゼロになる。また、携帯端末用トランシーバ７０では、消費電力の大きい送信回路８３や受信回路８７の電源供給が通信をしているときにのみオンになるので、このため電池７２への１回の充電で使用できる時間が従来の常に電源をオンにする構成に比べ長くなる。このように、携帯端末７１を利用する使用者は、特に特別な動作をすることなく自然な振舞いで設置端末９６と携帯端末７１を接続／切断でき、かつ低消費電力化も可能となる。
図１２は、本発明の第５の実施の形態における携帯端末用トランシーバ１１０の構成図を示し、電池１１２と、携帯端末１１１とが共に示されている。この携帯端末用トランシーバ１１０は、待機状態では設置端末用トランシーバ１３０に待機状態用振動を送り通信前には通信要求用振動を送る振動発生部１１８と、携帯端末用トランシーバ１１０が上下どちらを向いているのかを検知する状態検知部１１６と、状態検知部１１６からの信号を受けて開閉を行うＳＷ１１７と、携帯端末用トランシーバ１１０が置かれたときの振動を検出し、携帯端末用トランシーバ１１０の送信回路１２２および受信回路１２７を起動する信号を発生する振動センサ１１９と信号処理部１２０と、振動を検出したり相手からの信号が途絶えたときに開閉を行うＳＷ１２１と、ＳＷ１２３と、受信回路１２７に備わる電界検出光学部１２４と、信号処理部１２５と、波形整形部１２６とが示され、さらに、送受信電極１１４と、絶縁体１１５と、Ｉ／Ｏ回路１１３とが示されている。
また、図１３には第５の実施の形態における設置端末用トランシーバ１３０の構成図が示され、さらにＡＣ電源１３２と、設置端末１３１と、電界伝達媒体１４３とが示されている。設置端末用トランシーバ１３０は、待機状態では設置端末用トランシーバ１３０に待機状態用振動を送り通信前には通信要求用振動を送る振動発生部１４０と、設置端末１３１とデータの通信を行うＩ／Ｏ回路１３３と、振動を検出する振動センサ１４１と、信号処理部１４２と、ＡＣ電源１３２の供給をオン／オフするＳＷ１３４と、送信回路１３５と、ＳＷ１３６と、電界検出光学部１３７と、信号処理部１３８と、波形整形部１３９とを備えている。
また、図１４には第５の実施の形態による携帯端末用トランシーバ１１０を用いた設置端末１３１と携帯端末１１１との接続状態が示されている。また、設置端末１３１に接続されデータを電界伝達シート１４３に誘起し、電界伝達シート１４３に誘起された電界を検出してデータを読み取る設置端末用トランシーバ１１０と、携帯端末１１１に接続されデータを電界伝達シート１４３に誘起し、電界伝達シート１４３に誘起された電界を検出してデータを読み取る携帯端末用トランシーバ１１０とが示されている。
図１２、図１３、図１４を参照して、本発明の第５の実施の形態について以下に説明する。本実施の形態においては、振動を送受する構成を付加し、振動による通信で待機状態と通信状態を制御するものである。この実施の形態では、図１４に示すように設置端末用トランシーバ１３０の上面に電界伝達シート１４３が配置されている。携帯端末用トランシーバ１１０と設置端末用トランシーバ１３０のそれぞれの振動発生部１１８、１４０からは、通信要求用と待機状態用の２種類の振動を発生している。この２種類の振動の区別は周波数または波形で行う。振動センサ１１９後段の信号処理部１２０や、振動センサ１４１の後段の信号処理部１４２でこれらの２種類の振動を区別する信号処理を行い、通信要求用と待機状態用の２種類の振動のうちのどちらが検知されたのかを携帯端末１１１や設置端末１３１に通知する。
こうした一連の動作を、図１５と図１６に示すフローチャートを用いて説明する。携帯端末用トランシーバ１１０を電界伝達シート１４３の上に置こうとすると、携帯端末用トランシーバ１１０の状態検知部１１６が作動して、携帯端末用トランシーバ１１０のＳＷ１１７がオンになる（ステップＳ４０）。携帯端末用トランシーバ１１０が電界伝達シート１４３に置かれたときの振動を検知した後、携帯端末用トランシーバ１１０から設置端末用トランシーバ１３０へ振動発生部１１８から通信要求用振動が送られる。また、携帯端末１１１の内部に備わる図示しないタイマが作動して、タイマをリセットしてｔ１＝０とし、タイマｔ１よりスタートする（ステップＳ４１）。
一方、設置端末用トランシーバ１３０では、携帯端末用トランシーバ１１０からの通信要求用振動を振動センサ１４１が検出すると（ステップＳ４２）ＳＷ１３４をオンにし、今度は設置端末用トランシーバ１３０から携帯端末用トランシーバ１１０へ通信要求用振動が送り返される（ステップＳ４４）。なお、ステップＳ４２で振動が検知されず、ｔ１＞Ｔ１（Ｔ１は予め定めた待機時間）の条件が揃うと、再びステップＳ４０の初期状態に戻り、揃わなければ振動検知を続ける（ステップＳ４３）。携帯端末用トランシーバ１１０では、時間Ｔ２（Ｔ２は予め定めた待機時間）までに設置端末用トランシーバ１３０からの通信要求用振動を検出すると、ＳＷ１２１をオンにして設置端末用トランシーバ１３０と通信を開始する。
この通信の開始は、ステップＳ４４にて通信開始用振動が発生されると同時に、携帯端末１１１内に備わる図示しないタイマのリセットが行われ、ｔ１＝０の状態からタイマｔ１がスタートする。このタイマｔ１のスタート後において、設置端末用トランシーバ１３０の振動発生部１４０からの通信用振動の検出が行われると（ステップＳ４５）、ＳＷ１２１がオンになり、タイマｔ１が再びリセットされてｔ１＝０となりタイマｔ１が再スタートする（ステップＳ４７）。なお、振動検知がステップＳ４５で行われず、タイマｔ１＞Ｔ２となると初期状態のステップＳ４０へ制御が戻る（ステップＳ４６）。
ステップＳ４７の後、携帯端末１１１と設置端末１３１との間で通信が行われ、信号を受信すると（ステップＳ４８）、受信処理が実行され（ステップＳ５１）、信号を送信すると（ステップＳ４９）、送信処理が実行される（ステップＳ５２）。
携帯端末用トランシーバ１と設置端末用トランシーバ４はある一定期間Ｔ３（Ｔ３は予め定めた待機時間）だけ通信を行わなかった場合（ステップＳ５０）、ＳＷ１２１をオフにして待機状態に入る（ステップＳ５３）。振動発生部１１８にて待機状態用振動を発生させ（ステップＳ５６）、携帯端末１１１の内部に備わる図示しないタイマをリセットしｔ１＝０としてタイマｔ１をスタートさせる（ステップＳ５４）。振動センサ１１９では常に振動検出を行い（ステップＳ５５）、ｔ１＞Ｔ３の条件が揃うと再びステップＳ４０の初期状態に戻り、揃わないうちは設置端末１３１からの通信要求を待ちつづける（ステップＳ５９）こうして、待機状態では交互に振動を発生、検知して互いに相手が離れていないことを確認する。待機状態から通信状態に移るには、通信の要求があったほうから通信要求用振動が発生され（ステップＳ５８）、他方がこれを検出し通信要求用振動を返すと通信が開始される。なお、携帯端末１１１が電界伝達シート１４３から離れると、機械的な接触が解消されるので待機状態用振動が検出されなくなり、初期の状態に戻る。
また、図１６に示すように、設置端末１３１側では携帯端末用トランシーバ１１０の振動発生部１１８から発せられる通信要求用振動を検出するために待機している（ステップＳ６０）。通信要求用振動が検知されるとＳＷ１３４をオンにしてＡＣ電源１３２から電源を送信回路１３５と電界検出光学部１３７と信号処理部１３８と波形整形部１３９などの受信回路へ供給する。同時に、振動発生部１４０で通信用振動を発生しつつ、携帯端末用トランシーバ１１０からの呼応する振動を待機する（ステップＳ６１）。
次に、設置端末１３１が備える図示しないタイマｔ２をリセットしてｔ２＝０とし、タイマｔ２をスタートさせる（ステップＳ６２）。通信を開始し、信号の受信をすると（ステップＳ６３）、受信処理（ステップＳ６４）が実行され、信号の送信をすると（ステップＳ６５）、送信処理（ステップＳ６６）が実行される。この一連の通信はタイマｔ２がｔ２＞Ｔ３（Ｔ３は予め定めた待機時間）とならないうちは実行されつづける。また、ｔ２＞Ｔ３の条件が揃うとＳＷ１３４がオフになり電源が切れる（ステップＳ６８）。
この後に、通信要求用振動の検出を行うために待機状態になる（ステップＳ６９）。待機状態用振動が携帯端末用トランシーバ１１０から発振されている間は待機状態で再びステップＳ６９へ制御が戻る（ステップＳ７０）。また、待機状態用振動が検出されなくなると、通信要求の有無を判断し（ステップＳ７１）、通信要求が無ければタイマｔ２＞Ｔ４（Ｔ４は予め定めた待機時間）になるまで待機した後に初期状態のステップＳ６０へ制御が戻る（ステップＳ７２）。
また、ステップＳ７１にて通信要求が確認されると、ＳＷ１３４のスイッチがオンになり、通信用振動が発生され、タイマｔ２がリセットされてｔ２＝となった後にタイマｔ２がスタートする（ステップＳ７３）。この後、振動検出が行われ（ステップＳ７４）、振動が検出されたならばステップＳ６２へ制御を戻し、検出されなければタイマｔ２＞Ｔ５（Ｔ５は予め定められた待機時間）となるまで振動検出が持続される（ステップＳ７５）。
本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る、全体構成を説明するための構成図を示す。 本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る、携帯端末用トランシーバの構成図を示す。 本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る、設置端末用トランシーバの構成図を示す。 本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る、携帯端末用トランシーバの動作を示したフローチャートを示す。 本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る、設置端末用トランシーバの動作を示したフローチャートを示す。 本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る、状態検知部の構成を説明するための構成図を示す。 本発明の通信システムの第１の実施の形態に係る、状態検知部の構成を説明するための拡大図を示す。 本発明の通信システムの第２の実施の形態に係る、状態検知部の構成を説明するための構成図を示す。 本発明の通信システムの第３の実施の形態に係る、状態検知部の構成を説明するための構成図を示す。 本発明の通信システムの第４の実施の形態に係る、携帯端末用トランシーバの構成図を示す。 本発明の通信システムの第４の実施の形態に係る、設置端末用トランシーバの構成図を示す。 本発明の通信システムの第５の実施の形態に係る、携帯端末用トランシーバの構成図を示す。 本発明の通信システムの第５の実施の形態に係る、設置端末用トランシーバの構成図を示す。 本発明の通信システムの第５の実施の形態に係る、全体構成を説明するための構成図を示す。 本発明の通信システムの第５の実施の形態に係る、携帯端末用トランシーバの動作を示したフローチャートである。 本発明の通信システムの第５の実施の形態に係る、設置端末用トランシーバの動作を示したフローチャートである。
符号の説明
１ 携帯端末用トランシーバ
２ 携帯端末
３、５１ 電界伝達シート
４ 設置端末用トランシーバ
５ 設置端末
６ Ｉ／Ｏ回路
７ 振動センサ
８、４０ 状態検知部
９ 信号処理部
１０、１１、２３ ＳＷ
１２ 受信回路
１３、２７ 波形整形部
１４、２６ 信号処理部
１５、２５ 電界検出光学部
１６、２４ 送信回路
１７ 送受信電極
１８ 絶縁体
１９、３２ 電池
２０ Ｉ／Ｏ回路
２１ 設置端末
２２ ＡＣ電源
３０ 輪状の電極
３１ 止め具
３３ 回路基板
３４ 支柱
３５、４７ プラス端子リード線
３６、４８ マイナス端子リード線
３７ 電源用プラス電極
４１ 容器
４２、４３ 接点
４４ 導電体
４５、５５ 電池
４６、５４ トランシーバ回路
４９ 給電リード線
５０ トランシーバ
５２ 筐体
５３、５６ 磁石

Claims (6)

  1. 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報
    の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信
    することによって情報の受信を行う構成を備えたトランシーバ同士において相互に通信を
    行うための通信システムであって、
    前記通信システムは移動可能な第１のトランシーバと、設置して使用される第２のトラ
    ンシーバとの組み合わせによって構成されて前記通信を行い、
    前記第１のトランシーバは、
    所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した
    前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
    前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信
    を行う送受信電極と、
    前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電
    界検出手段と、
    前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力
    する復調手段と、
    前記通信のための電力を得る電源と、
    前記第１のトランシーバの姿勢状態を検知するための状態検知部と、
    前記状態検知部が検知した前記姿勢状態に応じて起動して前記第１のトランシーバに生じた振動を検知するための振動検知部と、
    検知した前記振動に基づいて前記電源と接続する電源スイッチと、
    前記第２のトランシーバへ前記通信の準備が開始されたことを知らせるための通信準備
    開始信号を生成する準備信号生成手段と、
    前記通信準備開始信号の送信と共にリセットされて計時がスタートし、かつ前記通信に
    おける送受信の度にリセットとスタートを繰り返す第１のタイマと、
    前記第１のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較して前記通信の継続もしくは
    停止の判定を行う判定手段と、
    を備え、
    前記第２のトランシーバは、
    所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した
    前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
    前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信
    を行う送受信電極と、
    前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電
    界検出手段と、
    前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力
    する復調手段と、
    前記第１のトランシーバから送信された通信準備開始信号に呼応して通信準備完了信号
    を返信する準備完了信号返信手段と、
    前記通信準備開始信号の受信と共にリセットされて計時がスタートする第２のタイマと
    、
    前記第２のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較して前記通信の継続もしくは
    停止の判定を行う判定手段と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
  2. 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報
    の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信
    することによって情報の受信を行う構成を備えたトランシーバ同士において相互に通信を
    行うための通信システムであって、
    前記通信システムは移動可能な第１のトランシーバと、設置して使用される第２のトラ
    ンシーバとの組み合わせによって構成されて前記通信を行い、
    前記第１のトランシーバは、
    所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した
    前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
    前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信
    を行う送受信電極と、
    前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電
    界検出手段と、
    前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力
    する復調手段と、
    前記通信のための電力を得る電源と、
    前記第１のトランシーバの姿勢状態を検知するための状態検知部と、
    前記状態検知部が検知した前記姿勢状態に応じて起動して前記第１のトランシーバに生じた振動を検知するための振動検知部と、
    検知した前記振動に基づいて前記電源に接続する電源スイッチと、
    前記第２のトランシーバに前記通信が可能なことを知らせるための周波数ｆ１の信号ｆ
    １を生成するｆ１信号生成手段と、
    前記第２のトランシーバからの信号入力と前記信号ｆ１とが共に入力されつづけている
    ことを条件として前記通信を継続する通信継続手段と、
    を備え、
    前記第２のトランシーバは、
    所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した
    前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
    前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信
    を行う送受信電極と、
    前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電
    界検出手段と、
    前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力
    する復調手段と、
    前記第１のトランシーバへの入力信号である周波数ｆ２の信号ｆ２であって前記信
    号ｆ１が継続して入力されつづけていることを条件として前記信号ｆ２を送信するｆ２信
    号生成手段と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
  3. 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報
    の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信
    することによって情報の受信を行う構成を備えたトランシーバ同士において相互に通信を
    行うための通信システムであって、
    前記通信システムは移動可能な第１のトランシーバと、設置して使用される第２のトラ
    ンシーバとの組み合わせによって構成されて前記通信を行い、
    前記第１のトランシーバは、
    所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した
    前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
    前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信
    を行う送受信電極と、
    前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電
    界検出手段と、
    前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力
    する復調手段と、
    前記通信のための電力を得る電源と、
    前記第１のトランシーバの姿勢状態を検知するための状態検知部と、
    前記状態検知部が検知した前記姿勢状態に応じて起動して前記第１のトランシーバに生じた振動を検知するための振動検知部と、
    検知した前記振動に基づいて前記電源に接続する電源スイッチと、
    前記第２のトランシーバに前記通信が可能なことを知らせるための通信要求用の振動を
    発生させるための第１の通信要求用振動発生手段と、
    前記第２のトランシーバに前記通信の開始を待機していることを知らせるための待機状
    態用の振動を発振するための第１の待機状態用振動発生手段と、
    前記通信要求用振動の発振と共にリセットされて前記通信の停止と共に計時がスタート
    する第１のタイマと、
    前記第１のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較した結果に基づいて前記待機
    状態用振動の発振を行う第１の待機状態判定手段と、
    を備え、
    前記第２のトランシーバは、
    所定の周波数を有する交流信号を出力して前記送信すべき情報を変調し、この変調した
    前記送信すべき情報に係る変調信号を送信する送信手段と、
    前記送信すべき情報に基づく電界の誘起および前記受信すべき情報に基づく電界の受信
    を行う送受信電極と、
    前記受信すべき情報に基づく電界を検出し、この検出した電界を電気信号に変換する電
    界検出手段と、
    前記電界検出手段で変換した電気信号から搬送波と復調信号とを生成し、それぞれ出力
    する復調手段と、
    前記第１のトランシーバに前記通信が可能なことを知らせるための通信要求用の振動を発生させるための第２の通信用振動発生手段と、
    前記通信用振動の発振と共にリセットされて前記通信の停止と共に計時がスタートする第２のタイマと、
    前記第２のタイマの計時結果を予め設定された時間と比較した結果に基づいて前記待機状態用振動の検出を行う第２の待機状態判定手段と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
  4. 前記状態検知部は、
    前記電源が有する電力供給のための陽極端子と陰極端子の２つの端子のうちのいずれか
    一方の端子と接続し重力に応じて移動自在に配置された第１の電極と、および他方の端子
    と接続し不動に配置された第２の電極と、
    前記第１の電極の移動範囲を規制するために当該第１の電極と係合して配置された止め
    具と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
  5. 前記状態検知部は、
    前記電源が有する電力供給のための陽極端子と陰極端子の２つの端子にそれぞれ接続さ
    れた２つの電極と、
    ２つの前記電極を内腔に離間して露出配置し密閉した容器と、
    前記内腔に封入されて前記端子間を接続／切断するための導電性の流動体と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
  6. 前記状態検知部は、
    前記電源が有する電力供給のための陽極端子と陰極端子の２つの端子にそれぞれ接続さ
    れた２つの電極と、
    ２つの前記電極を内腔に離間して露出配置した容器と、
    前記内腔に移動自在に挿入され前記電極に面した位置に導体が設けられた第１の磁石と
    、
    前記第１の磁石と同極同士で反発する位置に配置され前記第２のトランシーバ内に設け
    られた第２の磁石と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
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